Análise das características dos sinais de corrente para a identificação de falhas em motores de indução

Abstract

O foco deste trabalho está na Análise de Assinatura de Corrente de Motor (MCSA) e na aplicação da Transformada de Clarke para a identificação de falhas em motores de indução trifásicos. Essas técnicas visam detectar defeitos como barras quebradas, excentricidade, desalinhamento, curtos-circuitos e falhas nos rolamentos. O estudo envolveu testes em seis motores, cinco dos quais foram fornecidos pela universidade (quatro frequentemente usados no laboratório para aulas práticas e um motor novo equipado com um freio ajustável) e um motor funcional fornecido pelo professor orientador, que será chamado de motor de teste WEG. Foram realizados ensaios em laboratório, incluindo testes com e sem carga nos motores da universidade. Para o motor com freio ajustável, os dados foram extraídos com e sem o freio aplicado. Para o motor de teste WEG, foram introduzidos defeitos como acúmulo de sujeira, obstrução da gaiola (que guia e separa as esferas dentro do rolamento) e abertura do anel externo do rolamento. Durante os testes, sinais de corrente foram coletados nos domínios do tempo e da frequência e posteriormente analisados usando as técnicas mencionadas. Os resultados obtidos permitiram verificar a eficácia da MCSA e da Transformada de Clarke na detecção das falhas mencionadas. Nos motores da universidade, os padrões de frequência identificados permitiram a detecção de falhas de curtos-circuitos e desalinhamento, com todos os motores apresentando essas falhas quando conectados ao gerador de corrente contínua. No entanto, para as outras falhas estudadas, não foram identificadas frequências de interesse que indicassem problemas. Ao analisar os dados do motor novo com o freio aplicado, falhas de excentricidade, desalinhamento e curtos-circuitos foram perceptíveis. Em suma, o estudo de desalinhamento foi identificado em 100% dos casos em que foi estudado. No motor de teste WEG, os danos induzidos nos rolamentos não foram evidenciados nas equações de MCSA. No entanto, quando o rolamento foi submetido a testes extremos, vibrações significativas foram notadas e a falha de excentricidade foi identificada em duas de suas fases. Ao realizar o teste da Transformada de Clarke nos motores, um padrão hexagonal é observado no gráfico de Lissajous. Com a aplicação de carga, a figura parece deslocar-se 30º. Sem carga ou falhas nos rolamentos, as linhas do gráfico apresentam menos ruídos. No entanto, com carga, freio ou falhas nos rolamentos, aparecem distorções, especialmente notáveis no motor de teste WEG com rolamentos defeituosos. Contudo, ao comparar os gráficos de Lissajous dos motores, não é possível identificar falhas específicas, pois as distorções observadas não indicam claramente uma falha característica.